Гигиеническая оценка влияния эргономических параметров ученической мебели на функциональное состояние ребенка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Гигиеническая оценка влияния эргономических параметров ученической мебели на функциональное состояние ребенка

14.00.17 - Гигиена

Дёгтев Сергей Юрьевич

Москва 2008

Работа выполнена в экспериментальном отделе НИИ полярной медицины Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Юрий Рудольфович Теддер

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков ГУ «Научный центр здоровья детей РАМН» Владислав Ремирович Кучма доктор биологических наук ГУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН» Фаина Исааковна Ингель

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская медицинская академия им. И.И.Мечникова» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Защита диссертации состоится « 19 » _июня 2008 г. в «11» часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.001.009.01. в Государственном учреждении «Научно исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина Российской Академии медицинских наук» по адресу: 119992, г. Москва, ул. Погодинская, 10/15, строение 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН»

Автореферат разослан «____» ___________ 2008 г.

Учёный секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, доктор биологических наук, профессор Н.Н. Беляева

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Поступление ребёнка в школу добавляет к обычному комплексу воздействий на организм ряд специфических «школьных» факторов, усугубляющих напряжение регуляторных механизмов (Емельянова А.С., Строкина А.Н., 2007).

Проблема создания оптимальных гигиенических условий обучения в настоящее время приобрела особое значение в связи с негативными тенденциями в состоянии здоровья учащихся общеобразовательных школ, а также в связи с изменениями, которые произошли в школьном образовании за последние годы (Баранов А.А., Альбицкий В.Ю., 2003; Кучма В.Р., 2005; А.А. Баранов, Кучма В.Р., Сухарева Л.М. и др., 2006). Статистические данные показателей здоровья учащихся общеобразовательных школ РФ свидетельствуют об увеличении заболеваемости школьников по всем классам болезней (Корсунский А.А., 2003; Закоркина Н.А., Лопушанский В.Г., 2006). Лидирующее положение у школьников занимают морфофункциональные нарушения костно-мышечной системы, составляя 46,5% (Чекалова Н.Г., 2008).

Нарушения и заболевания костно-мышечной системы детей приводят в дальнейшем к ограничению их жизнедеятельности и социальной недостаточности: ограничение в выборе профессии, противопоказания для службы в армии, негативное влияние на репродуктивное здоровье и существенно снижают качество жизни человека.

Исходя из этого, проблема нарушений костно-мышечной системы выходит за рамки только медицинской и приобретает высокую медико-социальную значимость (Мирская Н.Б., 2008). На формирование опорно-двигательного аппарата ребенка оказывает существенное влияние детская мебель (Храмцов П.И., 2007). Одной из важных причин развития школьной патологии может являться продолжительное нахождение учащихся в статичной напряжённой позе сидя с низко склонённой головой за мебелью, не соответствующей гигиеническим требованиям и физиологическим особенностям детского организма. Ю.Т. Шапков (1995) относит рабочую позу школьника к важным гигиеническим факторам.

Имеющиеся методы изучения влияния эргономических характеристик рабочего места на функциональное состояние организма в динамике учебного процесса не систематизированы. Работы по сравнительной оценке влияния различных моделей ученической мебели, в том числе и отдельных его элементов, их соответствия анатомическим, антропометрическим, физиологическим и биомеханическим характеристикам детей, и воздействию на их физиологическое и психоэмоциональное состояние в процессе учебных занятий отсутствуют.

В связи с этим выполнено гигиеническое исследование по изучению влияния эргономических параметров ученической мебели на функциональное состояние учащихся на физиологическом, психологическом и поведенческом уровне.

физиологический гигиенический опорный школьник

2. Цель и задачи исследования

Целью работы является гигиеническая оценка влияния эргономических параметров рабочего места на физиологический, психологический и поведенческий уровни функционального состояния у школьников и состояние опорно-двигательного аппарата.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Дать гигиеническую оценку ученической мебели и изучить распространенность патологии опорно-двигательного аппарата у школьников г. Архангельска.

2. Разработать алгоритм гигиенической оценки влияния ученической мебели на функциональное состояние учащихся.

3. Провести гигиеническую оценку позной активности школьников в рамках изучения физиологического уровня функционального состояния в зависимости от эргономических показателей рабочего места учащегося.

4. Определить влияние эргономических параметров ученической мебели на динамику психологического и поведенческого уровней функционального состояния школьника в процессе обучения.

Научная новизна

Впервые изучены эргономические параметры новой модели одноместной модели школьной парты с подлокотниками в учебном процессе.

Разработана методическая схема гигиенической оценки соответствия эргономических параметров ученической мебели адаптационным возможностям учащихся, апробированная в ходе исследования влияния эргономических параметров ученической мебели на динамику физиологических, психологических и психоэмоциональных показателей у школьников в процессе обучения.

Выявлено увеличение периода продуктивной работоспособности у детей, занимающихся за новой моделью школьной парты, соответствующей основным эргономическим требованиям.

Установлено, что использование одноместных школьных парт с подлокотниками в учебном процессе позволяет в 5 раз снизить прирост нарушений осанки у учащихся за период обучения в начальной школе.

Внедрение результатов в практику

Разработаны методические рекомендации «Гигиеническая оценка соответствия эргономических параметров рабочего места адаптационным возможностям учащегося», предназначенные для студентов, интернов и аспирантов, занимающихся научно-исследовательской деятельностью в области эргономики, гигиены, физиологии, психологии и др. (Архангельск: Изд.центр СГМУ, 2008).

Материалы исследования используются на кафедрах Северного государственного медицинского университета (акт внедрения от 06.12.2006 года), в учебном процессе МОУ «Общеобразовательная школа № 10» г. Архангельска (акт внедрения от 03.09.2007 года). Результаты диссертационной работы используются специалистами Управления Роспотребнадзора по Архангельской области при осуществлении государственного санитарно-эпидемиологического надзора за образовательными учреждениями (акт внедрения от 17.12.2007 года).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Состояние опорно-двигательного аппарата у детей определяется эргономическими параметрами ученической мебели.

2. Алгоритм гигиенической оценки влияния ученической мебели на функциональное состояние учащихся общеобразовательной школы включает оценку эргономических параметров мебели и адаптационных возможностей организма учащихся.

3. Оптимизация эргономических параметров ученической мебели обеспечивает рациональную биомеханику позной активности и снижает частоту патологии опорно-двигательного аппарата школьников.

4. Функциональное состояние на физиологическом, психологическом и поведенческом уровнях зависит от рабочей позы учащегося и влияет на утомляемость и работоспособность школьников.

Апробация работы

Результаты работы доложены и обсуждены: на проблемной комиссии «по гигиене, экологии и безопасности в чрезвычайных ситуациях» Северного государственного медицинского университета (г.Архангельск, 14.03.08); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (г. Архангельск, 2006); на Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека», посвященной 75-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РФ, профессора Г.В. Селюжицкого и 100-летию Санкт-Петербургской медицинской академии им. И.И. Мечникова (г. Санкт-Петербург, 2007); на 62-й Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием (г. Екатеринбург, 2007); на третьем межвузовском морском фестивале (г. Калининград, 2007); на областной научно-практической конференции педиатров Архангельской области (г. Архангельск, 2007), ежегодных итоговых научных сессиях Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск, 2005 - 2007), на региональной научно-практической конференции «Современные аспекты организации медицинской помощи детям в образовательных учреждениях», в рамках которой проведено расширенное заседание Архангельского отделения Российского общества школьной и университетской медицины и здоровья с участием ведущих специалистов в области гигиены и охраны здоровья детей и подростков (г. Архангельск, 2008).

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 14 печатных работ, из них 4 статьи, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 коллективная монография; 6 тезисов, 1 методические рекомендации и 2 методических пособия для студентов медико-профилактического и педиатрического факультетов СГМУ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 180 страницах и состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственных исследований, главы обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. Работа иллюстрирована 20 таблицами, 46 рисунками. Библиография включает 302 источника, из них 216 отечественных и 89 зарубежных.

Личный вклад автора составляет 80%.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объект и объём проведенного исследования

Объект: учащиеся МОУ школ г. Архангельска (табл.1).

Организация проведения исследования

На основании данных государственной статистической отчетности и собственных исследований дана санитарно-эпидемиологическая характеристика общеобразовательных учреждений Архангельской области.

Для анализа особенностей формирования здоровья школьников в период обучения в общеобразовательной школе проведено эпидемиологическое исследование, позволившее выявить динамику структуры заболеваемости школьников с 1-го по 11-й классы школ г. Архангельска на основании обследования 6401 человека.

Исследование рабочей позы 1120 учащихся 1 - 4-х классов, занимающихся за ученической мебелью стол-стул, проводилось в период учебных занятий.

В соответствии с поставленными задачами экспериментальная работа выполнялась в два этапа. Первый этап - фоновый (до начала эксперимента). Этот этап исследований осуществлён в период апреля месяца 1995 г. Ученики вторых классов в количестве 52 человек (контрольная и экспериментальная группы) были комплексно обследованы, обучаясь за традиционным комплектом ученической мебели стол-стул. Данное обследование было необходимо для подтверждения равнозначности сравниваемых групп.

Второй этап - экспериментальный (в период второй недели). Дети, прошедшие обследование на первом этапе работы были произвольно рассажены следующим образом: 24 человека за новой экспериментальной моделью одноместной парты с подлокотниками, 28 - за комплектом ученической мебели стол-стул, подобранные в соответствии с их росто-возрастными особенностями. Классы были сформированы таким образом, что и в каждом из них находились дети из контрольной и экспериментальной групп, которые обучались по одинаковым программам и единому расписанию. Таким образом, основные факторы, которые могли бы оказывать влияние на учащихся, в частности, роль учителя или программа обучения, исключались при обсуждении полученных результатов.

Таблица 1 Характеристика объема исследовательской работы

Направление исследования	Количество человек	Всего обследований
Оценка состояния здоровья школьников 1 - 11-х классов школ г.Архангельска (2005 г.)	6401 человек	6401 обследование
	Обследование выполнено: доцентом каф. педиатрии СГМУ О.В. Тарасовой и школьными врачами МОУ г.Архангельска; обработка и анализ полученных данных - соискателем
Оценка состояния опорно-двигательного аппарата школьников (52 чел. 1995 г.) (112 чел. 1996 - 2007 гг.)	164 человек	1848 осмотров
	Обследование выполнено: в совместных исследованиях с доцентом каф. педиатрии СГМУ О.В. Тарасовой и школьными врачами МОУ г.Архангельска; обработка и анализ полученных данных - соискателем
Исследование рабочей позы за ученической мебелью учащихся 1 - 4-х классов школ г. Архангельска (2007 г.)	1120 человек	7840 замеров
	Исследование выполнено: в совместных исследованиях соискателем и Н.Н. Кузнецовой (НИИ полярной медицины СГМУ); обработка и анализ полученных данных - соискателем
Динамика позной активности (хронометрия с фотофиксацией) г. Архангельск, 2007 г.	20 человек 600 замеров
	Выполнено, обработано и проанализировано соискателем
Оценка адаптации	Оценка времени «отвлечений на уроке» (2007 г.)	20 человек	10880 замеров
		Исследование выполнено: соискателем с участием сотрудников НИИ полярной медицины СГМУ; обработка и анализ полученных данных - соискателем
	Гониометрические исследования	52 человека	260 замеров
		Исследование выполнено: в совместных исследованиях соискателем и Н.Н. Кузнецовой - специалистом по функциональной диагностике СГМУ; обработка и анализ полученных данных - соискателем
	Физиологические исследования	52 человека	2080 измерений
		Исследование выполнено: в совместных исследованиях соискателем и Н.Н. Кузнецовой - специалистом по функциональной диагностике СГМУ и сотрудниками НИИ полярной медицины СГМУ; обработка и анализ полученных данных - соискателем
	Психологические исследования	52 человека	4160 измерений
		Исследование выполнено: в совместных исследованиях соискателем и Н.Н. Симоновой - психологом СГМУ; сотрудниками НИИ полярной медицины СГМУ; обработка и анализ полученных данных - соискателем
	Психоэмоциональные исследования	52 человека	1040 измерений
		Исследование выполнено: в совместных исследованиях соискателем и Н.Н. Симоновой - психологом СГМУ; обработка и анализ полученных данных - соискателем

Дополнительно проведено динамическое одиннадцатилетнее наблюдение (с 1-го по 11-й класс) за 112 школьниками, участвовавшими в эксперименте по оценке эффективности внедрения в учебно-воспитательный процесс новой модели школьной парты с подлокотниками на формирование опорно-двигательного аппарата. В этом наблюдении половина детей (экспериментальная группа) в начальной школе обучалась за новой моделью одноместной школьной парты с подлокотниками, а вторая половина (контрольная группа) - за ученическим комплектом стол-стул.

Методы исследования

Для анализа санитарно-гигиенического состояния общеобразовательных школ Архангельской области использовались материалы территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Архангельской области и результаты собственного исследования.

Для получения характеристик соответствия мебели росто-возрастным особенностям детей в обследуемых учреждениях применялись стандартные методы оценки школьной и детской мебели в соответствии с ГОСТом 5994 - 93. «Парты. Типы и функциональные размеры», ГОСТом 11015 - 86. «Столы ученические» и ГОСТом 11016 - 86. «Стулья ученические».

Проведены визуальные замеры рабочей позы учащихся 1 - 4-х классов за ученической мебелью во время уроков (Дёгтева Г.Н., Кудря Л.И., 1995).

Для оценки показателей здоровья применены стандартные методики, утвержденные Министерством здравоохранения и социального развития и Министерством образования РФ. Интерпретация полученных результатов проводилась профессионально с привлечением консультантов - врачей-специалистов: педиатра, психолога, ортопеда, врача и методиста по лечебной физкультуре. Анализ структуры и динамики заболеваемости школьников г.Архангельска проведен на основании сведений медицинской документации путем анализа данных медицинской карты школьника (ф. 026/у), историй развития ребенка (ф. 112/у). Диагнозы заболеваний верифицированы согласно МКБ-10.

Измерение артериального давления проводилось звуковым методом Короткова в положении сидя. Частота сердечных сокращений определялась пальпаторно.

Переключаемость, объем и концентрация внимания измерялись по методике, предложенной К.К. Платоновым, а для изучения скорости простой условно-двигательной реакции на световой раздражитель использована методика хронорефлексометрии, реализованная при помощи прибора «Барьер» (Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии, 2001).

Исследования проводились на протяжении двух учебных недель, дважды в течение учебного дня (до уроков и после уроков). Степень колебаний от замера к замеру учитывали по изменению коэффициента вариации (V%) времени зрительно-двигательной реакции по формуле: V= у/M х 100%, где М - среднее арифметическое вариационного ряда, у - среднее квадратичное отклонение.

Диагностика психоэмоциональных состояний, активации и функциональной асимметрии полушарий головного мозга проводилась с использованием прибора «Активациометр» в соответствии с инструкцией. В перечень определяемых величин входили: АП - уровень активации полушария мозга, ФАП - функциональная асимметрия полушария, ПС - психоэмоциональное состояние и суммарная активация полушарий. ФАП исчислялась по формуле: АП=(АПлев.-АПправ.)/(АПлев.+АПправ.). Интерпретация результатов проводилась с использованием диагностических шкал (Цагарелли Ю.А., 2002).

Для оценки лабильности нервно-мышечной системы и силы нервных процессов применяли теппинг-тест по Е.П. Ильину (1972). Уровень психоэмоционального напряжения и выраженность психовегетативных функций определялись, используя восьмицветовой проективный тест М. Люшера (Собчик Л.Н., 2001). Рассчитывались средние позиции цветов, стандартизованные коэффициенты «Суммарное отклонение от аутогенной нормы» Вальнеффера и «Вегетативный коэффициент» К. Шипоша, интерпретационные коэффициенты «Гетерономность», «Концентричность», «Вегетативный баланс», «Личностный баланс», «Работоспособность» и «Стресс» (Аминев Г.А., 1982). Исследования осуществлялись в динамике двух учебных недель, срезы проводились дважды в день, до и после учебных занятий.

Для оценки позы учащихся и определения суставных углов с помощью гониометрии использовали метод фотограмметрии. Сравнительную характеристику суставных углов проводили по Г.В. Дуганову (1976).

Динамику позной активности изучали в течение учебного дня, где использовали наблюдение за школьниками с хронометрированием и фотофиксацией.

С целью определения эргономической специфики посадки учащихся в зависимости от модели ученической мебели как в контрольной группе (ученики, занимающиеся за комплектом стол-стул), так и в экспериментальной (ученики, занимающиеся за школьной партой) проведено наблюдение за рабочей позой и двигательным режимом с учетом внешних переменных: роста, возраста, пола, уровня учебных навыков, успеваемости, темперамента, а также характера дисциплины и номера урока. Категории и единицы используемого метода исследования выделялись на основании теоретического анализа проблематики и пилотажного исследования, заключающегося в нестандартизированном сплошном наблюдении. В результате были выделены единицы и категории. Учитывались расположение и движение ног, рук, спины и головы, а также смена положения тела и ситуации наблюдения. Исследование позволило создать базу данных на 180 объектов с выделением 39 признаков.

Cтатистическую обработку данных проводили стандартным образом (Ермолаев О.Ю., 2002), Вычисления производились в базах данных, сформированных в среде EXCEL и пакете статистических программ SPSS (Наследов А.Д., 2004). Для работы с экспериментальными данными были использованы параметрические (критерий Стьюдента) и непараметрические критерии (критерий знаков, критерий Т - Вилкоксона, U - Манна-Уитни, критерий Хи-квадрат Пирсона); дисперсионный анализ (ANOVA, ANOVA с повторными измерениями и MANOVA). Значимыми считались различия с уровнем достоверности р<0,05. Критерии реализованы в пакете SPSS, для проверки ограничений к парараметрическим критериям использованы одновыборочные тесты Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Уилка, расчет коэффициентов линейной корреляции Пирсона, критерий гомогенности дисперсий Ливеня, критерий сферичности Моучли, критерий M-Box (Наследов А.Д., 2004).

Результаты исследований и их обсуждение

1. Влияние школьных факторов на состояние опорно-двигательного аппарата у учащихся

В последние десятилетия объективной реальностью стало снижение уровня здоровья детей и подростков. На формирование здоровья школьника значимое влияние оказывает комплекс факторов среды обитания, ухудшающихся год от года, включая внутришкольные. В Архангельской области удельный вес образовательных учреждений, относящихся по уровню санитарно-эпидемиологического благополучия к 3-й группе, составил в 2006 голду около 14,5%. Такие условия внутри общеобразовательного учреждения не соответствуют современным гигиеническим требованиям и не позволяют в полном объеме решить задачи, связанные с сохранением и укреплением здоровья учащихся.

Одной из важных составляющих санитарно-гигиенических требований к внутришкольной среде, оказывающей воздействие на здоровье детей, является ученическая мебель, которая при не соответствии анатомо-физиологическим требованиям провоцирует ряд функциональных и патологических состояний. Результаты анализа (рис. 1) показали, что 39,7% ученической мебели в школах г. Архангельска в 2002 - 2006 гг. не соответствовали гигиеническим требованиям.

Рис. 1 Удельный вес ученической мебели, не отвечающей гигиеническим нормам в образовательных учреждениях Архангельской области и Российской Федерации (в %).

Результаты комплексного медицинского обследования в 2005 г. выявили, что у школьников г. Архангельска превалировали функциональные отклонения, основу которых составили нарушения осанки. Распространенность нарушений осанки составила 583,3 на 1000. Максимальный прирост патологии опорно-двигательного аппарата приходился на 2-е и 6-е классы, что в возрастном аспекте соответствует периодам интенсивного роста (рис. 2).

Рис. 2 Динамика нарушения опорно-двигательного аппарата у школьников в возрастном аспекте (г. Архангельск, 2005).

Важным гигиеническим условием для поддержания физиологически правильной позы является соответствие размеров мебели антропометрическим данным и рациональная эргономика. Результаты анализа положения тела 1120 учащихся 1 - 4-х классов школ г. Архангельска при использовании в учебном процессе традиционной учебной мебели стол-стул по отдельным элементам представлены в таблице 2.

Таблица 2 Характеристика посадки учеников 1 - 4-х классов г. Архангельска за ученической мебелью стол-стул (n=1120)

Показатели	Меньше нормы	Соответствует норме	Больше нормы
	Абс.	%	Абс.	%	Абс.	%
Угол наклона головы	220	19,6	470	42,0	430	38,4
Угол наклона корпуса	390	34,8	550	49,1	180	16,1
Коленный угол	480	42,9	447	39,9	193	17,2
Голеностопный угол	500	44,6	420	37,5	200	17,9

В нашем обследовании установлено, что спина учащегося касалась спинки стула в 61% случаев (рис.3). При этом соответствующее правильной посадке расстояние между краем стола и грудной клеткой было лишь у 31% детей, у 24% детей грудная клетка была прижата к краю стола, у 16% находилась на незначительном расстоянии от края стола, и у 29% - расстояние было больше нормы (превышение более 15 см) (рис.4).

Рис. 3 Положение спины относительно спинки стула

Рис. 4 Расстояние между краем стола и грудной клеткой

Таким образом, правильную рабочую позу имеют лишь 12,5% школьников, несмотря на соответствие данной мебели стол-стул их ростовым показателям.

При использовании новой модели одноместной школьной парты с подлокотниками (патент на промышленный образец № 46951 от 16.03.2000), разработанной творческим коллективом Северного государственного медицинского университета, правильную рабочую позу имели 87% школьников. Данная модель ученической мебели отличается рациональностью формы, целостностью композиции, эргономическими и эстетическими особенностями: обеспечена соподчиненность элементов парты благодаря объединению их в единую конструкцию и строгому соответствию их параметров функциональному назначению; наличие откидной крышки обеспечивает удобство при посадке за парту; обеспечено удобство использования парты для выполнения различных заданий учащимися за счет наличия подлокотников.

Для определения правильности посадки за рабочим местом с помощью гониометрии определяли величины суставных углов по фотографиям позы учащихся, занимающихся как за партой, так и за ученическим комплектом стол-стул. В таблице 3 представлены результаты сравнения этих параметров с оптимальными (Дуганов Г.В., 1976; Кучма В.Р.,1999).

Таблица 3 Сравнительная характеристика гониометрических показателей при использовании разных моделей ученической мебели (n=52)

Гониометрические показатели	Рекомендуемые нормативы	При посадке за партами	При посадке за столами
Угол наклона головы	26 - 51	33,0 + 3,84	40,0 + 5,37
Угол наклона корпуса	85 - 100	98,0 + 4,92	84,3 + 7,11
Коленный угол	75 - 105 (без подставки для ног) 115 - 120 (для посадки с подставкой для ног)	118,6 + 9,13	75,0 + 6,28
Голеностопный угол	75 - 105	104,0 + 7,02	78,0 + 4,15*

* - различия достоверны при р<0,05.

2. Гигиеническая оценка влияния ученической мебели на функциональное состояние учащихся

Для реализации цели нашего исследования нами разработан алгоритм гигиенической оценки влияния ученической мебели на функциональное состояние учащихся общеобразовательной школы, включающий оценку эргономических параметров и адаптационных возможностей организма учащихся.

Для статистического анализа данных по оценке влияния эргономических параметров рабочего места на функциональное состояние учащихся выделяли категории использовали многомерный дисперсионный анализ со следующими независимыми факторами: пол, учебный предмет, время проведения урока, ситуация наблюдения (вид деятельности школьника на уроке). К зависимым переменным были отнесены: время отвлечений учащегося на уроке в сек. и переменные, отражающие его рабочую позу. Эти переменные были сгруппированы в следующие категории: расположение и движение ног, рук, спины, головы и смена положения тела и оценивались в соответствии с эргономической спецификой положения тела учащегося, т.е. по степени благоприятности энергозатрат организма во время учебной деятельности.

На основании наблюдения за рабочей позой 20 школьников в динамике учебного дня на различных уроках (русский язык, чтение, математика, окружающий мир) в разной временной последовательности в рамках сетки учебных занятий, с учетом использования модели ученической мебели (10880 замеров), проведен многофакторный анализ переменной «время отвлечений на уроке» с независимыми переменными: «школьный предмет», «время проведения урока», «пол», «тип мебели» в пакете SPSS. Результаты позволяют утверждать о достоверной зависимости времени отвлечений при р<0,001 от переменной «модель мебели», от совместного влияния переменных «модель мебели» и «учебного предмет» (р<0,001), а также совместного влияния «модель мебели» и «время проведения урока» (р<0,001). Достоверная зависимость отмечена и от сочетания факторов: «учебный предмет», «пол» и «ученическая мебель» (р<0,001). При анализе времени отвлечений на разных уроках установлено, что оно зависит от вида используемой ученической мебели. Больше всего времени школьники отвлекаются на уроках математики (рис. 5) за счет частой смены вида деятельности на уроке. Двигательная активность на данном предмете выше, чем на других. Исследования показали, что у детей, занимавшихся за школьной партой, время отвлечений было почти вдвое меньше, чем в группе сравнения.

Особое место занимает предмет - чтение, который требует большего статического напряжения в связи с однообразной деятельностью. Максимальное различие между группами, занимающимися за сравниваемыми моделями ученической мебели по времени отвлечений зафиксировано на данном предмете (257 сек.). Использование новой модели парты в данном случае наиболее выгодно отличается от комплекта стол-стул.

* - различия достоверны при р<0,001.

Рис. 5 Время отвлечений школьников в зависимости от предмета при посадке за различными моделями ученической мебели (в сек.)

Выявлена зависимость времени отвлечений на уроке (что может свидетельствовать о наступлении в этот период состояния утомления, требующего компенсации) от переменной «время проведения урока». Результаты исследования показали, что при посадке за комплектом стол-стул утомление у школьников наступало в конце третьего урока, а наибольшая разница в двигательной активности детей, занимавшихся за различной мебелью, наблюдалась в период четвертого по счету урока (рис. 6).



* - различия достоверны при р<0,001

Рис. 6 Время отвлечений школьников в зависимости от времени проведения урока при посадке за различными моделями ученической мебели

На четвертом уроке дети, занимавшиеся за традиционной мебелью, имели большую двигательную активность, а время отвлечений на уроке составляло, в среднем 580 секунд. Это почти 6 раз превосходило время отвлечений у детей, занимавшихся за школьной партой. Удобство рабочей позы при посадке за школьной партой с подлокотниками способствует расслаблению мышц, удерживая при этом тело в физиологически рациональной позе, что пролонгирует школьную активность даже на четвертом уроке за счет энергосбережения на поддержание необходимой позы во время учебной деятельности.

Наблюдение за поведением детей во время учебных занятий по методике изучения позной активности с использованием метода наблюдения с хронометрированием и фотофиксацией рабочей позы в процессе учебного дня с интервалом в 5 - 7 мин. показало, что уже на втором уроке наступает утомление, признаками которого являются: увеличение наклона головы учащегося при письме и чтении. В середине третьего урока наблюдаются отвлечения, что можно охарактеризовать как преодолеваемое утомление, не приводящее к заметному снижению работоспособности. К концу третьего урока появляется двигательная активность, сменяющаяся расслаблением, наблюдается частое сгибание ног в коленях с заведением стоп под стул. На четвертом уроке проявляется синдром «низко склоненной головы», отмечаются частые скрещивания ног под стулом или выдвижение их вперед и поддержки головы руками, что явно указывает на переутомление школьника. Анализ динамики рабочей позы школьников, занимавшихся за партой, показал, что признаки преодолеваемого утомления в виде отвлечений при снижении тонуса мышц у них начали проявляться только к концу четвертого урока. Важно, что в этом случае на протяжении всего учебного дня у детей сохранялась высокая учебная активность. При использовании ученической мебели стол-стул к концу четвертого урока лишь у 5% детей сохранялась рациональная рабочая поза, а при использовании школьной парты с подлокотниками - у 67% учащихся.

В целом, анализ полученных результатов указал на отсрочку времени наступления утомляемости, пролонгации периода устойчивой работоспособности у школьников при использовании новой модели одноместной школьной парты в учебном процессе.

3. Физиологические показатели в зависимости от эргономики рабочего места школьника

Для выявления влияния эргономики рабочего места на физиологические показатели и адаптационные возможности организма младших школьников в динамике учебной недели к условиям рабочей среды нами проведен натурный эксперимент, в котором участвовали 52 школьника (см. разд. «Материалы и методы»). При сравнении результатов изучения показателей сердечно-сосудистой системы было отмечено увеличение АД и ЧСС у всех детей (р<0,05) в середине недели и снижение показателей к концу недели, как в период до начала эксперимента, так и в экспериментальном периоде (рис. 7, 8).

* - различия достоверны при р<0,05.

Рис. 7 Динамика АД у девочек контрольной и экспериментальной групп после уроков в экспериментальном периоде (мм рт.ст.)

Рост систолического и диастолического давления в середине недели может указывать на возрастающее напряжение в связи с увеличением объёма перерабатываемой информации, а также может быть обусловлено длительным пребыванием в вынужденной рабочей позе (Сахаров А.Г., 1972; Калюжная Р.А., 1973; Сердюковская Г.Н., 1978).

Во время эксперимента выявлена некоторая тенденция к нормализации параметров ССС у детей экспериментальной группы, занимавшихся за новыми партами. Направленность и степень сдвигов показателей ССС определяются, по-видимому, не только интенсивностью умственной деятельности, выраженностью эмоционального компонента и индивидуальной реакцией организма, но и рабочей позой.



а) контрольная группа б) экспериментальная группа

* - различия достоверны при р<0,05

Рис. 8 Сравнительная характеристика ЧСС до и после уроков у девочек контрольной (а) и экспериментальной (б) групп во время эксперимента

4. Влияние эргономических параметров учен99999ической мебели на психологическое состояния и поведение школьника в динамике обучения

На психологическом уровне функциональное состояние характеризуется основными психическими процессами, а на поведенческом - точностными и скоростными параметрами выполняемых действий. При проведении работы мы учитывали, что функциональное состояние динамично по сути и во многом обеспечивает эффективность учебной деятельности. Поэтому был выбран дизайн исследования, включающий следующие методики: хронорефлексометрию, активациометрию, теппинг-тест, тест отыскания чисел и методику цветовых выборов. Полученные данные анализировались в динамике учебного процесса (первая неделя - фоновая и вторая неделя - экспериментальная).

На основании проведенного исследования выявлены закономерные изменения времени простой зрительно-моторной реакции. Установлено, что у 92% детей использование школьных парт с подлокотниками в процессе учебных занятий приводило к сокращению латентного времени рефлекторных реакций. Меньшее время ответной реакции на световой раздражитель у школьников, занимавшихся за новой моделью школьной парты с подлокотниками при удобной рабочей позе во время учебных занятий, указывает на сохранение у них способности чувственного восприятия (рис.9).

а) до уроков б) после уроков

* - различия достоверны при р<0,05

Рис. 9 Динамика показателей времени ответной реакции на световой раздражитель у девочек до уроков (а) и после уроков (б) в период эксперимента (мсек.)

Данные активациометрии показали увеличение психоэмоционального напряжения к концу учебной недели как у детей экспериментальной, так и контрольной групп и варьировали в диапазоне 91+10 - 125+14. В соответствии с диагностической шкалой психоэмоционального показателя эти уровни следует отнести к разряду «выше среднего».Во время проведения эксперимента достоверных различий между группами детей не выявлено.

Сравнительный анализ данных теппинг-теста показал увеличение темпа психомоторной деятельности у школьников, занимавшихся за школьной партой. Если до проведения эксперимента в течение всей учебной недели количество точек, поставленных школьниками экспериментальной группы, уменьшалось (р<0,01), то во время эксперимента прослеживалась тенденция увеличения количества точек, что может свидетельствовать о нивелировании процесса утомления и увеличении продолжительности эффективного периода работоспособности мелких мышц кистей рук, а отсутствие резких колебаний уровня работоспособности позволяет говорить о достаточно сбалансированных и относительно устойчивых процессах возбуждения и торможения при посадке школьников за школьной партой. Рост значений показателей теста отмечается в данной группе во время эксперимента до уроков (у=0,857х+33,9), что говорит о повышении работоспособности, а после уроков наблюдается ситуация стабилизации (у=0,034х+39,11).

Учащиеся экспериментальной группы, при посадке за эргономичные парты с подлокотниками, затрачивали меньшее время на отыскание чисел по таблицам Платонова, чем дети контрольной группы (72,6 + 6,3 и 87,0 + 7,8 соответственно), что свидетельствует о более высоких значениях умственной работоспособности детей в экспериментальной группе. У школьников в обеих группах отмечалась тенденция увеличения времени на отыскание чисел после окончания уроков, но в экспериментальной группе разница значений до и после уроков меньше, чем в контрольной группе. Так, в среду разница составляла более чем в два раза.

Анализ интерпретационных коэффициентов «тревожность» и «работоспособность» (Г.А. Аминев, 1982) по данным восьмицветового теста М. Люшера, показал, что у детей при использовании эргономичной школьной парты показатель работоспособности был на 0,53±0,24 усл. ед. выше (р<0,05), а тревожности ниже на 1,70±0,76 усл. ед., чем у детей при использовании ученической мебели стол-стул при р<0,05 (рис. 10).

Обобщая данные, полученные в эксперименте, следует отметить, что эргономические характеристики ученической мебели оказывают влияние на функциональное состояние ребенка. Поэтому совершенствование ученической мебели для оптимизации рабочей позы учащихся в учебном процессе является целесообразным и перспективным.

Этот тезис подтверждается результатами анализа одиннадцатилетнего динамического наблюдения за состоянием осанки у школьников в процессе всего периода обучения в общеобразовательной школе (рис.11).

Увеличение числа детей с нарушением осанки при использовании ученической мебели стол-стул происходило до 6-го класса, где прирост составил 30,4%, а к окончанию школы - 19,6%. При использовании школьной парты с подлокотниками наибольшее число нарушений осанки было выявлено у детей в 3-м классе, где прирост составил 5,4%, а к окончанию обучения в школе при переходе на ученическую мебель стол-стул в старших классах прироста нарушений осанки не наблюдалось.

а) «Стресс» б) «Работоспособность»

Рис. 10 Показатели тревожности и работоспособности у школьников в экспериментальный период до и после уроков



Рис. 11 Сравнительная характеристика числа школьников с нарушениями осанки в зависимости от использованной модели школьной парты и коррекции физической активности (в %)

Выводы

1. До 50% ученической мебели в общеобразовательных школах г.Архангельска не отвечает гигиеническим требованиям. Рациональная посадка при использовании ученической мебели стол-стул выявлена только у 12,5% учащихся, тогда как эргономичная модель школьной парты с подлокотниками обеспечивает физиологически оптимальную рабочую позу у 87% учащихся.

2. Прирост нарушений осанки при использовании в учебном процессе ученической мебели стол-стул наблюдается до 6-го класса, составляя 30,4%, а при использовании школьной парты с подлокотниками - до 3-го класса, составляя 5,4%.

3. Установлено, что при размещении детей за ученической мебелью стол-стул время отвлечений к последнему уроку достигло максимальных значений, превышая в 6 раз аналогичный показатель, использовавших в учебном процессе школьную парту с подлокотниками. При использовании ученической мебели стол-стул наибольшая двигательная активность детей, свидетельствующая об утомлении, наблюдалась на 3-м уроке, а школьной парты с подлокотниками - к концу 4-го урока. При этом среди первых рациональная рабочая поза на 4 уроке сохранялась только у 5% учеников, тогда как среди вторых - у 67%.

4. Использование школьных парт с подлокотниками способствует поддержанию рациональной рабочей позы во время урока, что у 92% детей приводит к снижению времени ответной реакции на световой раздражитель, а также стабилизирует частоту сердечных сокращений и артериальное давление. Показатель работоспособности у детей при использовании эргономичной ученической мебели был на 0,53 ± 0,24 усл.ед. выше, а тревожности - на 1,70 ± 0,76 усл.ед. ниже, чем у детей при использовании ученической мебели стол-стул.

5. Алгоритм гигиенической оценки влияния ученической мебели на функциональное состояние учащихся общеобразовательной школы включает комплекс методов, позволяющих получить объективные данные о соответствии рабочей позы энергозатратам организма в ходе учебной деятельности, (гонио- и фотограммметрия), а также физиологического и психологического статусов ( антропо- и физио- и психометрия).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рекомендовать к пересмотру ГОСТ 5994-93 «Парты. Типы и функциональные размеры», изложенный в официальном издании Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (Минск: Изд-во стандартов, 1994).

2. Рекомендовать внедрение в учебный процесс начальной школы образовательных учреждений новую модель одноместной школьной парты с подлокотниками (патент на промышленный образец № 4695, зарегистрированный в Государственном реестре промышленных образцов Российской Федерации от 16 марта 2000 г.).

3. Для пролонгации времени работоспособности в учебном процессе кроме рекомендуемых в санитарных нормах и правилах (СанПиН 2.4.2.-576-96) динамических физкультминуток использовать медицинские здоровьесберегающие технологии, включающие в себя периодическую смену рабочей позы, как один из приемов активного отдыха. Внутренний край крышки парты, установленной вертикально, соответствует уровню расположения локтей ребенка в положении «стоя». В связи с этим, в таком положении парта может имитировать такую модель ученической мебели, как «конторка», что позволяет разнообразить рабочую позу учащегося при проведении занятий, исключающих в своем учебном плане письменные работы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дёгтев С.Ю., Тарасова О.В., Теддер Ю.Р. Обоснование использования в учебном процессе новой модели школьной парты в сочетании с рациональной физической активностью // Экология человека. - 2007. - № 12. - С. 20 - 23.

2. Дёгтев С.Ю., Тарасова О.В. Влияние разных моделей ученической мебели на формирование осанки у школьников // Здоровье населения и среда обитания. - 2007. - № 12 (177). - С. 33 - 35.

3. Дёгтев С.Ю., Тарасова О.В. Актуальные аспекты школьной медицины на Севере // Медицинский академический журнал. - 2007. - Т. 7, № 4. - С.105 - 112.

4. Дёгтев С.Ю. Зависимость состояния опорно-двигательного аппарата школьников от модели ученической мебели // Педиатрия Поморья (материалы межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 35-летию Архангельской областной детской клинической больницы им. И.Г.Выжлецова). Архангельск, 17 - 18 октября 2007 года. - г.Архангельск: Изд-во СГМУ, 2007. - С.48 - 51.

5. Дёгтев С.Ю., Симонова Н.Н Эффективность внедрения новой модели современной школьной мебели // Экология человека: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием: «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск 16 - 17 ноября 2006 года). - 2006. - Приложение № 4/2. - С. 361.

6. Дёгтев С.Ю., Кузнецова Н.Н. Обусловленность правильной посадки учащихся при использовании новой модели школьной мебели с позиции эргономики // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова: материалы научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения з.д.н. РФ, профессора Георгия Владимировича Селюжицкого и 100-летию Санкт-Петербургской медицинской академии им. И.И.Мечникова. - 2007. - Приложение 1. - С.135.

7. Дёгтев С.Ю. Влияние использования различных моделей учебной мебели на внимание школьников /Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения: материалы 62-й Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных и студентов с международным участием (Екатеринбург, 24 - 26 апреля 2007 г.). - Екатеринбург: Изд-во УГМА, 2007. - С. 49 - 50.

8. Дёгтев С.Ю. Симонова Н.Н. Характеристики внимания школьников при обучении за различными моделями учебной мебели // Неврологический вестник. Т. ХХХIХ, вып. 1: материалы научного конгресса «Бехтерев - основоположник нейронаук: творческое наследие, история и современность». - Казань: Медицина, 2007. - С. 103 - 104.

9. Дёгтев С.Ю. Многофакторный анализ времени отвлечений школьников на уроках в зависимости от модели ученической мебели / I Конгресс Российского общества школьной и университетской медицины и здоровья, Москва, 21 - 22 февраля 2008 г. (материалы конгресса). - М.: Изд-во НЦЗД РАМН, 2008. - С.56 - 57.

10. Дёгтев С.Ю. Влияние рабочей позы на функциональные показатели школьника во время учебного процесса // Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье населения», посвященной 85-летию Государственной санитарно-эпидемиологической службы России, 10-летию медико-профилактического факультета и 70-летию кафедры общей гигиены ГОУ ВПО КГМУ Росздрава / под ред. проф. А.И. Лазарева. - Курск: КГМУ, 2008. - С. 216 - 218.

11. Тарасова О.В., Макарова В.И., Симонова Н.Н.,. Непомилуева О.П, Дёгтев С.Ю., Парфёнов И.Г., Бедрина Е.А.; под ред. Г.Н. Дёгтевой Медицинские технологии профилактической и оздоровительной работы в общеобразовательной школе на Севере /. - Архангельск: Изд. центр СГМУ, 2007. - 194 с.

12. Парфенов И.Г., Тарасова О.В., Бондаренко Е.Г.,. Парфенова Т.Ю., Коноплев О.Н., Дегтев С.Ю.; под ред.проф. Г.Н. Дёгтевой Организационно-методические основы урока физической культуры с оздоровительно-реабилитационной направленностью в начальных классах общеобразовательной школы: Методическое пособие /. - Архангельск: Изд-во СГМУ, 2005. - 126 с.

13. Дёгтев С.Ю., Дёгтева Г.Н., Непомилуева О.П.. -Физиолого-гигиеническая оценка школьной мебели: методическое пособие для студентов медико-профилактического и педиатрического факультетов медицинских вузов / Архангельск: Изд. центр СГМУ, 2008. - 67 с.

14. Дёгтев С.Ю., Мешков Н.А, Симонова Н.Н. - Гигиеническая оценка соответствия эргономических параметров рабочего места адаптационным возможностям учащегося: методические рекомендации для научных сотрудников, специалистов в области гигиены, эргономики, физиологии и психологии / Архангельск: Изд.центр СГМУ, 2008. - 17 с.

Размещено на Allbest.ru

...